CC BY
312
УДК 579.64+ 53.06
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МИКРОБНОРАСТИТЕЛЬНОГО СИМБИОЗА ПУТЕМ СОЗДАНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ БИОПРЕПАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НАНОЧАСТИЦ БИОГЕННЫХ МЕТАЛЛОВ
Е.Н. ГОНЧАР, аспирант
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины
A.В. ЩЕРБАКОВ, младший научный сотрудник
ВНИИСХМ Россельхозакадемии
К.Г. ЛОПАТЬКО, кандидат технических наук, зав. кафедрой
Л.Н. ГОНЧАР, кандидат сельскохозяйственных наук, старший преподаватель
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины
B.К. ЧЕБОТАРЬ, кандидат биологических наук, зав. лабораторией
ВНИИСХМ Россельхозакадемии
C.М. КАЛЕНСКАЯ, доктор сельскохозяйственных наук, зав. кафедрой
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины
Резюме. Исследования проводили с целью определения эффективности наночастиц биогенных металлов как компонента биопрепаратов на основе бактерий Bacillus subtilis и Mezorizobium cicer, а также особенностей формирования урожайности и симбиотической азотфиксации нута в зависимости от вариантов инокуляции семян в условиях Правобережной лесостепи Украины (чернозем типичный малогумусный) и Северо-Западного региона Российской Федерации (поверхностно-подзолистые в сочетании с торфяно-подзолисто-глеевыми почвами). Работа проведена на базе Центра коллективного пользования ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозака-демии и Национального университета биоресурсов и природопользования Украины. Подобраны оптимальные концентрации наночастиц (НЧ) металлов, при которых титр продуцента биопрепарата ризосферных бактерий увеличивался, в сравнении с контролем, на 1,11 млрд КОЕ/мл. НЧ обладают ростостимулирующими свойствами, при этом максимальный в опыте эффект обеспечила совместная обработка семян НЧ серебра и культурой B. subtilis Ч13 -105%. Измерение уровня продукции индолил-3-уксусной кислоты Mezorizobium cicer в зависимости от добавления НЧ Mo показало резкое увеличение синтеза ауксинов в варианте с введением раствора в концентрации 1:100. Такая же комбинация была наиболее эффективна при проведении полевых опытов, причем отличия наблюдались как на уровне штаммов бактерий, так и на уровне концентрации НЧ молибдена. Полевые испытания проводили в опыте, схема которого предусматривала следующие варианты: обработки семян: контроль - вода; культура штамма Mezorizobium cicer Н-12; культура штамма M. cicer ST 282; нанораствор Мо; Mezorizobium cicer Н-12 + нанораствор Мо; M. cicer ST 282 + нанораствор Мо, при этом концентрация Мо в варина-тах с его использованием составляла 1:10 и 1:100. Лучший результат отмечен при предпосевной обработке семян нута культурой штамма Mezorizobium cicer Н-12 и НЧ Мо в разведении 1:100, в котором прибавка урожая составила 6,4 (РФ) и 8,0 (Украина) ц/га. Таким образом, использование НЧ металлов как компонента бактериальных удобрений может способствовать увеличению титра бактериальной культуры и повышению хозяйственно-ценных свойств бактериальных препаратов.
Ключевые слова: наночастицы, микроэлементы, биопрепараты.
Сегодня существует научно-обоснованная необходимость в обеспечении современного земледелия высокоэффективными микробными препаратами для обработки не менее 20 млн га посевных площадей в РФ и 27,6 млн га в Украине [1...3]. Ассоциации растений с полезными микроорганизмами привлекают внимание не только с точки зрения изучения фундаментальных основ взаимодействия различных организмов, но и в плане возможного использования в практике экологически ориентированного адаптивного растениеводства.
Современное высокоэффективное сельскохозяйственное производство невозможно без удобрений и средств защиты растений. Так, широкое применение минеральных удобрений, в первую очередь азотных, позволило за последние 50 лет более чем в 5 раз увеличить урожайность основных культур в развитых странах. Однако процесс их производства и использования наиболее энергоемок - на него расходуется от 30 до 50 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Кроме того, внесение минеральных удобрений оказывает негативное влияние на здоровье человека, биоразнообразие, выброс парниковых газов, плодородие почвы и только в Европе требует компенсационных затрат в размере от 70 до 320 млрд евро ежегодно [4].
Адаптационный потенциал основных сельскохозяйственных культур можно значительно расширить благодаря использованию препаратов на основе наночастиц (НЧ) - водных дисперсий биогенных металлов. На сегодняшний день применение и исследования различных наноматериалов стало ноу-хау многих отраслей промышленности. Однако, несмотря на более чем полувековую историю их получения,
Рис. 1. Строение мицеллы искроэрозионных частицы [8].
Таблица 1. Оптическая плотность (разведение 1:1) и титр культуры B. subtilis Ч13 при культивировании на жидкой среде с добавлением нанорастворов металлов
Вариант Оптическая плотность. отн. ед. Титр культуры, млрд. КОЕ/мл
Контроль 0,81 1,07
Ag 1:1000 0,88 1,48
1:10000 0,94 1,45
Fe 1:1000 0,94 2,18
1:10000 0,87 0,83
Cu 1:100 0,88 0,96
1:1000 0,86 1,85
многие вопросы, касающиеся механизмов действия наночастиц на биологические объекты мало изучены. Основные причины подобной ситуации - недостаточное количество исследований физико-биологических свойств и структуры подобных систем, полученных разными способами, что во многом определяет функциональность ихдействия. Сложность использования НЧ для биологических объектов зачастую состоит в выборе препаративной формы, которая способна включатся в метаболизм. Имея свои преимущества и недостатки, на сегодняшний день ни один из способов получения НЧ не может быть выделен как универсальный, особенно учитывая применение в области биотехнологии. В качестве одного из наиболее эффективных методов получения частиц размерами 1.100 нм выделяют объемное электроискровое диспергирование металлов (ОЕИДМ) в жидкости [5]. Технологии, основанные на его использовании, имеют преимущества перед другими (взрыв проводников, испарения-конденсации, механическое, химическое, электронно-лучевое и газотермическое диспергирование материалов)[6].
Предложенный метод позволил получить препараты с уникальными свойствами, которые имеют ряд преимуществ перед аналогами, изготовленными другими способами. Эффективность препаратов НЧ металлов обусловлена более интенсивным взаимодействием частиц с окружающей средой, а также генерацией соответствующих катионов (рис. 1). Известно, что катионная форма более приемлема для использования в биологических средах, чем ионная. Это одно из главных отличий от препаратов того же ряда, полученных другими способами.
В растениеводстве применение НЧ в качестве микроудобрений, обеспечивает повышение устойчивости к неблагоприятным климатическим условиям и увеличение урожайности почти всех продовольственных и технических культур [5, 6]. Нанопрепараты имеют ряд преимуществ, по сравнению с традиционными веществами. Они не расслаиваются под воздействием тепла и света, приготовленный рабочий раствор может сохранять свою активность годами. Одно из главных свойств - возможность полного покрытия поверхности и полного всасывания растениями. В отличие от микроэлементов в солевой форме,
Н Ч биологически активных металлов менее токсичны и имеют пролонгированное действие [7].
Цель нашей работы - повысить эффективность растительно-микробных систем на основе ризосфер-ных и клубеньковых бактерий путем их совмещения с нанорастворами биогенных металлов.
Условия, материалы и методы. Основой концепции, определяющей постановку экспериментальной и теоретической части, было определение влияния микроэлементов (в форме наноразмерных частиц биогенных металлов) на растительнобактериальные системы с последующим объяснением предполагаемых механизмов действия и возможности использования их в сельскохозяйственном производстве.
Работу осуществляли на базе Центра коллективного пользования ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии Россельхозакадемии и Национального университета биоресурсов и природопользования Украины. В исследованиях использовали высокоэффективные штаммы ассоциативных и симбиотических микроорганизмов-продуцентов, которые совмещали с различными композициями наночастиц биогенных металлов. Изучали действие нанорастворов семи металлов (Ag, Mg, Fe, Zn, Mo, Mn, Al) на рост, развитие и хозяйственно-ценные свойства культур бактерий:
B.subtilis Ч13 (продуцент препарата Экстрасол [9, 10]), M. ciceri Н-12 (продуцент препарата Ризобофит), Mezorizobium cicer St-208 (выделена из клубеньков нута).
Скорость роста и морфологию колоний оценивали на твердой среде ГМФ, в которую добавляли нанорастворы указанных металлов в конечных разведениях 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000. Жидкую культуру B. subtilis Ч13 методом последовательных серийных разведений высевали на поверхность среды, чашки с посевами инкубировали 48 ч при температуре 28 °С, после двух суток роста культуры замеряли диаметр, определяли морфологию колоний и их количество. Оценивали скорость роста культуры.
Влияние на рост продуцента биопрепарата в жидкой культуре проводили на среде LB, в которую добавляли нанорастворы указанных металлов в конечных разведениях 1:10, 1:100, 1:1000, 1:10000. Культуру объемом 1 мл засевали в качалочные колбы с 200 мл питательной среды и инкубировали 24 ч при 28 °С и 200 об/мин. По истечению срока инкубации определяли оптическую плотность культуры и ее титр методом последовательных серийных разведений и посевом на среду ГМФ.
Совместное действие нанорастворов металлов и культуры B. subtilis Ч13 оценивали in vitro на проростках кресс-салата по следующей схеме: контроль (стерилизованная вода); культура B. subtilis Ч13; металл 1:1000;
металл 1:10000; культура B. subtilisЧ13 + металл 1:1000; культура B. subtilis Ч13 + металл 1:10000. Семена кресс-салата замачивали на 30 мин. в указанных растворах и выкладывали в стерильные влажные камеры по 20 шт. в 3-х повторностях. Через 96 ч замеряли длину корешка и общую сырую массу проростка.
Определение цитохромоксидазы проводили по Эрлиху. Результат реакции оценивали спектрофотометрическим методом.
Влияние присутствия разных концентраций нанораствора Мо на культивирование штаммов клубеньковых бактерий нута Mezorizobium cicer ST282 и M. ciceri Н-12 оценивали на жидкой среде МДА, в которую добавляли нанорастворы в конечных разведениях 1:100, 1:1000, 1:10000.
Для определения влияния нанораствора Мо на способность синтезировать ауксины (ИУК) исследуемые изоляты бактерий культивировали 5 сут. стационарно при температуре 28 °С на жидкой среде R2A с добавлением 2 mM L-триптофана. Затем 1 мл культуры вносили в микроцентрифужные пробирки и центрифугировали 2 мин. на 14000 об/мин. После этого 0,5 мл супернатанта вносили в чистые пробирки, затем добавляли 0,5 мл реактива Сальковского
[11]. Пробирки инкубировали 10 мин. при комнатной температуре, по интенсивности изменения окраски жидкости от бледно-розового до насыщено-малинового судили об уровне продукции ИУК и ее производных исследуемыми изолятами бактерий. Хроматографический анализ проводили с помощью системы ультрапроизводительной жидкостной хроматографии (УПЖХ, UPLC) Waters ACQUITY UPLC H-class с флуоресцентным детектором.
Влияние нанораствора Мо на рост и развитие растений нута изучали в вегетационном и полевом опыте, измеряя ростовые показатели, общую сырую биомассу и урожайность. Полевые опыты были заложены в 2013 г. на базе опытного поля ВНИИСХМ Россельхозакадемии и в стационарном опыте кафедры растениеводства, агрономической опытной станции Национального университета биоресурсов и природопользования Украины. Размещение участков - рандомизированное, сорт нута - Краснокутский.
Данные статистически обрабатывали с помощью программы Diana (ВНИИСХМ).
Результаты и обсуждение. Из семи исследованных нанорастворов биогенных металлов пять оказали выраженное влияние на скорость роста колоний исследуемого штамма Bacillus subtilis Ч13 после 24 ч инкубирования. Четыре металла стимулировали развитие культуры (серебро в разведении 1:1000 железо - 1:10000, молибден - 1:100, медь -1:100, 1:1000), при этом наблюдалось изменение морфологии, диаметр колоний увеличивался, по сравнению с контрольным вариантом, в несколь-
Рис. 3. Ростостимулирующая активность культуры В. БиЬИНБ Ч13 и нанорастворов серебра на проростках кресс-салата (по длине корешков в мм).
Контроль Cul:1000 Cul:l#000 Fel:l#00
Варианты опыта
Рис. 4. Увеличение содержания внутриклеточной цитохромоксидазы В. БиЫШБ Ч13 при добавлении нанорастворов меди и железа.
ко раз. Нанорастворы цинка оказали угнетающее действие на развитие культуры, при этом эффект наблюдался вплоть до разбавления 1:10000 и проявлялся в уменьшении, как диаметра колоний, так и их численности.
Дальнейшие исследования проводили с четырьмя металлами, оказавшими выраженное стимулирующее действие - Ад, Fe, Мо, Си. Повторный опыт с их нанорастворами проводили аналогично первому. После 48 ч культивирования в образцах с нанорастворами металлов показатель оптической плотности повысился на 0,1 отн. ед., титр культуры - в среднем на
0,36 млрд КОЕ/мл (табл. 1, рис. 2). Разница с контролем статистически достоверна на уровне НСР05. Учитывая изменения количества микробных единиц и сопоставляя их с результатами определения титра по показателю оптической плотности, можно сделать вывод, что использование нанорастворов металлов
Рис. 5. Растения нута в зависимости от варианта обработки нанораствором Мо и клубеньковыми бактериями, вегетационный опыт: А - без обработки и с обработкой культурой клубеньковых бактерий в сочетании с нанораствором молибдена; Б - обработка биопрепаратом с нанораствором молибдена и контрольным биопрепаратом; В - корневая система нута при обработке нанораствором молибдена и без него; Г - формирование клубеньков на корнях нута при обработке композиционным биопрепаратом.
Таблица. 2. Содержание ауксинов в культуральных жидкостях Mezorizobium cicer ST282, нг/мл
Ауксин МС (контроль среда) М. сісег ЗТ282 М. сісег БТ282 + Мо 1:100 М. сісег БТ282+Мо 1:1000 М. сісег БТ282+Мо 1:10000
Индолил-3-молочная кислота (ИМК) 0 17,4 ± 4,2 265,8 ± 13,0 145,1 ± 8,6 267,2 ± 12,5
Индолил-3-карбоновая кислота (ИКК) 0 32,7 ± 3,4 1869,8 ± 91,6 370,4 ± 20,7 1056,3 ± 62,2
Индолил-3-уксусная кислота (ИУК) 0 12,2 ± 1,2 109,0 ± 5,3 62,3 ± 3,5 93,8 ± 4,3
Сумма 0 62,3 ± 3,5 2244,6 ± 110,0 577,8 ± 11,6 1417,3 ± 52,5
оказывает благоприятный эффект и обеспечивает увеличение числа живых клеток В. виЫШв Ч13. Наиболее высокий титр наблюдали при добавлении Ре, Си, Ад в концентрации 1:1000, а в вариантах с Си в концентрации 1:100 и Ре в концентрации 1:10000 отмечено небольшое (в пределах погрешности) уменьшение живых клеток В. виЫШв Ч13.
Исследование ростостимулирующей активности на проростках кресс-салата выявило стимулирующий эффект культуры В. виЫШв Ч13 и нанорастворов серебра в разведении 1:1000 и 1:10000, при этом наибольшим он был в варианте с совместным применением обоих компонентов (рис. 3). Культура В. виЫШвЧ13 обеспечила увеличение длины корешка кресс-салата на 23,5 %, нанораствор серебра в разведении 1:1000 (отдельно) -на 76,4 %, совместное их использование - на 105 %.
Для объяснения стимулирующего действия нанорастворов металлов на морфолого-культуральные свойства В. виЫШв Ч13 было сделано предположение, что они способны влиять на окислительновосстановительные процессы бактерий. Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что добавление нанорастворов железа и меди в питательную среду стимулирует выработку внутриклеточной ци-тохромоксидазы В. виЫШв (рис. 4). Возможно, что эти металлы включаются в метаболическую сеть бактерий в составе медных комплексов и гемов цитохромокси-дазы, активируя, таким образом, их дыхательный метаболизм. Можно также предположить, что эти металлы способствуют интенсификации дыхания бактериальной клетки, а следовательно, усилению деления и увеличению титра культуры.
Второй частью исследований стало изучение влияния нанораствора Мо на симбиотрофные азотфиксаторы. Известно, что молибден входит в состав ключевого для азот-фиксации ферментного комплекса - нитрогеназы, а также он обнаружен в ксантиндегидрогеназе. Оптимальным для эффективной симбиотической деятельности бобовых считают содержание Мо в почве на уровне 1,0.. .0,5 мг/кг
[12]. Кроме того, среди составляющих, которые влияют на рост и развитие растений, наряду с активным связыванием азота атмосферы, называют способность бактерий к синтезу веществ гормональной природы [13, 14]. Это считается одним из главных свойств ризосферных, эпи-фитных и симбиотических микроорганизмов [14.16]. Ассоциированные с растениями бактерии, которые находятся в ризосфере, стимулируют их рост благодаря секреции веществ ауксиновой природы, в частности, индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) [13, 16].
Согласно результатам исследования культуральной жидкости бактерий методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), штамм МвюпюЫит а\аег Н-12 способен к образованию индолов в небольших количествах 62,3 нг/мг. В случае добавления в питательную среду НЧ Мо величина этого показателя резко возрастает (табл. 2). Установлено, что бактерии выделяли в ростовую среду ИУК и другие индолы, если в ней присутствовал Мо. Без добавки Мо ИУК синтезировалась в следовых количествах. Наибольшее количество ИУК бактерии синтезировали в варианте с добавлением Мо в концентрации 1:100 - 109,0 нг/мл, в других вариантах концентраций Мо величина этого показателя было немного ниже - 62,3 (М. а1авгБТ282+Мо 1:1000) и 93,8 (М. а\авгБТ282+Мо 1:10000) нг/мл.
Таблица 3. Биометрические показатели и урожайность нута в зависимости от вариантов обработки нанорастворами молибдена и клубеньковыми бактериями.
Вариант Средняя масса одного растения, г Масса надземной части, г Масса подземной части, г Урожайность, т/га Среднее число клубеньков, шт./раст.
Контроль 10,3 Россия 7,3 0,6 0,65 4,2
М. сіовгі Н-12 9,4 7,2 0,6 0,80 7,1
М. сісвгі ST282 13,6 10,1 0,8 0,83 8,0
Мо 1:10 11,7 7,3 0,5 0,85 0
Мо 1:100 10,5 8,3 0,9 0,89 0
М. сісвгі Н-12 + Мо 1:10 9,6 6,3 0,5 1,06 6,5
М. сісвгі ST282 + Мо 1:10 9,18 6,3 0,5 1,08 5,6
М. сісвгі Н-12 + Мо 1:100 22,4 13,8 1,1 1,24 14,2
М. сісвгі ST282 + Мо 1:100 15,3 12,6 0,8 1,15 16,2
НСР 0.05 1,6 1,2 0,3 0,9 2,3
Контроль 11,8 Украина 7,9 3,9 0,78 5,1
М. сісвгі Н-12 12,5 8,3 4,2 0,88 8,0
М. сісвгі ST282 13,4 12,1 3,3 0,89 9,3
Мо 1:10 11,5 8,3 3,2 0,80 0
Мо 1:100 12,6 10,2 2,4 1,09 0
М. сісвгі Н-12 + Мо 1:10 14,7 8,5 2,4 1,26 8,0
М. сісвгі ST282 + Мо 1:10 11,9 8,4 3,5 1,18 9,2
М. сісвгі Н-12 + Мо 1:100 25,8 15,8 10 1,68 17,1
М. сісвгі ST282 + Мо 1:100 22,3 14,5 7,8 1,56 22,4
НСР 0.05 1,5 1,4 1,0 1,2 4,2
Возможно, речь идет о перспективности использования показателей биосинтеза фитогормонов, в частности ИУК, бактериями в чистой культуре в повышении эффективности штаммов ризобий и создания на их основе бактериальных препаратов комплексного действия.
Измерение биометрических показателей растений нута в условиях микрополевого опыта показало положительное влияние комплекса из НЧ Мо и клубеньковых бактерий (рис. 5). Установлено, что лучший результат обеспечивает предпосевная обработка семян нута штаммом МвюпюЫит а\аег Н-12 и НЧ Мо в разведении 1:100, при которой урожайность нута в СевероЗападном регионе России повышается на 35,4%, в условиях Правобережной лесостепи Украины - на 47,6 % (табл.3). По предварительным данным одно-
летнего опыта положительный эффект от использования указанной препаративной композиции позволяет получить прибавку урожая на уровне соответственно 6,4 и 8,0 ц/га.
Выводы. По результатам исследований установлено, что добавление наночастиц ряда биогенных металлов при культивировании на твердых и жидких средах влияет на титр и морфологические свойства штамма Bacillus subtilis Ч13, стимулирует выработку его внутриклеточной цитохромоксидазы. Добавление коллоидного раствора наночастиц Мо усиливало выработку ИУК и ее производных штаммом бактерий Mezorizobium cicer. По предварительным данным в условиях однолетнего опыта установлено положительное влияние наночастиц Mo на рост и развитие растений нута при совмещении с препаратом клубеньковых бактерий.
Литература.
1. Берестецкий O.A., ВасюкЛ.Ф. Азотфиксирующая активность в ризосфере и на корнях небобовых растений // Известия АН СССР. Серия биологическая. 1983. №6. С.41-44.
2. Тихонович И.А., Круглов Ю.В. (отв. ред.) Биопрепараты в сельском хозяйстве (Методология и практика применения микроорганизмов в растениеводстве и кормопроизводстве). М.: Б.И., 2005. 154 с.
3. Завалин A.A., Кожемяков А.П. (отв. ред.) Новые технологии производства и применения биопрепаратов комплексного действия. СПб.:ХИМИЗДАТ, 2010. 64 с.
4. Sutton M.A., Howard C., Erisman J.W., Billen G., BleekerA., Grennfelt P., van Grinsven H., Grizzetti B. The European Nitrogen Assessment. Cambridge University Press, 2011. 612 p.
5. Лопатько К., Афтандилянц Е.Г., Тонха А.Л., Каленская С.М. Маточный коллоидный раствор металлов. /Патент Украины № 38458. - заявитель и патентообладатель Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины. - За-явл. 12.01.2009; опубл. 16.10.2009; бюл. №1 от 12.01.2009.
6. Каленская С.М., Новицкая Н.В., Гончар Л.М., Лопатько К.Г., Ситар О.В. Научное обоснование применения нано-размерных биогенных металлов в системе удобрений полевых культур: научно-практические рекомендации. Киев, 2012. 65 с.
Т. Ишлер С.Ю., Новицкая Н.В. Наноперспективы Украины [Электронный ресурс]: Материалы международной научнопрактической Интернет-конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований 2011». Режим доступа: www.sworld.com.ua/.
8. Cressault Y., Teulet P., Gleizes A., Lopatko K., MelnichukM., Aftandilyants Y., Gonchar E., Boretskij V., Veklich A. Peculiarities of metal nanoparticles generation by underwater discharges for biological applications. // Materials of 31 international conference of phenomena of ionized gases. Grenada, 2013. P. 16-19.
9. Чеботарь В.К., Завалин А.А., Кипрушкина Е.И. Эффективность применения биопрепарата экстрасол. М.: ВНИИА, 200Т. 216 с.
10. Chebotar' V.K., Makarova N.M., Shaposhnikov A.I., Kravchenko L.V. Antifungal and Phytostimulating Characteristics of Bacillus subtilis Ch-13 Rhizospheric Strain, Producer of Bioprepations. // Applied Biochemistry and Microbiology. 2009. V. 45. No. 4. P. 419-423.
11. Gordon S.A., Weber R. P. Colorimetric estimation of indoleacetic acid// Plant Phisiol. 1951. V. 26. P. 192-195.
12. Посыпанов Г.С., Буханова Л.А., Водяник Т.М. Особенности азотного питания бобовых культур: учебное пособие. М., 1986. 16 с.
13. Волкогон В.В., Сальник В.П. Значення регуляторів росту рослин у формуванні активних азотфіксувальних симбіозів та асоціацій// Там само. 2005. № 3. С. 18Т.
14. Цавкелова Е.А., Климова С.Ю., Чердынцева Т.А., Нетрусов А.И. Микроорганизмы-продуценты стимуляторов роста растений и их практическое применение // Прикл. био-химия и микробиология. 2006. № 2. С. 133—143.
15. Моргун В.В., Коць С.Я., Кириченко Е.В. Ростстимулирующие ризобактерии и их практи-ческое применение//Физиология и биохимия культ. растений. 2009. № 3. С. 18Т—20Т.
16. Plant Hormones — Biosynthesis, Signal Transduction, Action! Dordrecht; Boston; London: Kluwer Acad. Publ., 2004. Т50 p.
THE EFFICIENCY IMPROVING OF THE MICROBIOLOGICAL PREPARATIONS BASED ON RHIZOSPHERIC AND ENDOPHYTIC BACTERIA THROUGH THE CREATION OF NEW COMPOSITIONS
WITH NANOSOLUTIONS OF BIOGENIC METALS E.N. Gonchar, A.V. Shcherbakov, K.G. Lopatko, L.N. Gonchar, V.K. Chebotar, S.M. Kalenska
Summary. This study was conducted to determine the effectiveness of biogenic metals nanoparticles as a part of biological products based on Bacillus subtilis and Mezorizobium cicer, as well as features of the formation of symbiotic nitrogen fixation and yield of chickpea (variety Roseanne) depending on the options of seed inoculation in terms Right-bank forest-steppe of Ukraine (typical chernozem with low humus content) and North-West region of Russia (surface-podzolic combined with peat- podzolic-gley soils). Work carried out by the Center for collective use State Research Institute for Agricultural Microbiology RAAS and the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. The optimal concentration of nanoparticles (NPs), which increased the biological product titer of rhizosphere bacteria by 1.11 billion CFU / ml compared to the control. It was shown that the growth-promoting properties have bass, thus found that the maximum effect was observed when co-processing of seeds of silver NP and culture B. subtilis CH13 - 105%. The scheme included two field trials experience factor: Factor A - seed treatment (1. Control (water); 2. Mezorizobium cicer strain H -12; 3. strain M. cicer ST282 4. nanosolution of molybdenum (Mo); 5. Mezorizobium cicer H-12 + nanosolution Mo; 6 . M. cicer ST282 + nanosolution Mo), Factor B - Mo concentration (1. 1:10 2 . 1:100). Account area - 25 m2. It was shown that the level of production indolyl-3-acetic acid (IAA) by Mezorizobium cicer depending for Mo concentration and synthesis of auxins increased at 97.2 %. This combination was most effective in field experiments, and the differences were observed as the level of bacterial strains and at concentration of molybdenum. The best result was in the variant with pre-treatment of chickpea seeds by Mezorizobium cicer strain H-12 and NP Mo 1:100 dilution, which in combination provided a yield increase at - 6.4 (RF) and 8.0 (Ukraine) c/ha. Thus, the usage of metal NP, as a component of bacterial fertilizers, can increase the titer of the bacterial culture and improve agronomic properties of bacterial preparations.
Key words: nanoparticles, microelements, biofertilizers.
